循环过程---卡诺循环课件.pptx

若循环的每一阶段都是准静态过程，

则此循环可用P-V图上的一条闭合曲

线表示。箭头表示过程进行的方向。

工质在整个循环过程中对外作的净功

等于曲线所包围的面积。

沿顺时针方向进行的循环称为正循环或热循环。沿反时针方向进行的循环称为逆循环或制冷循环。

3.1循环过程

历史上，热力学理论最初是在研究热机工作过程的基础上发展起来的。在热机中被用来吸收热量并对外作功的物质叫工质。工质往往经历着循环过程，即经历一系

列变化又回到初始状态。

1

Q₁、Q₂、IA|均表示数值大小。

工质经一循环

|A|=Q₁-Q₂泵

实用上，用效率表示

热机的效能以η表示

”=4

2

正循环的特征：

一定质量的工质在一次循环过程中要从高温热源吸热Q₁,对外作净功|A|,又向低温热源放出热量Q₂。而工质回到初态，内能不变。如热电厂中水的循环过程(示意如图)。

a→b:与温度为T₁的高温热源

接触，T₁不变，体积由V膨胀

到V,,从热源吸收热量为

b→c:绝热膨胀，体积由V,变到

Vc,吸热为零。

c→d:与温度为T₂的低温热源接触，

体积由V压缩到Va,从热源放热为：

d→a:绝热压缩，体积由Va变到Va,吸热为零。

3.2理想气体的卡诺循环及效率

1824年卡诺(法国)提出了一个能体现热机循环基本特征的理想循环—卡诺循环。由4个准静态过程(两个等温、两个绝热)组成。

PV图

V

3

在一次循环中，气体对外作净功为

|A|=Q₁-Q₂

(参见能流图)

b→c、d→a

理想气体卡诺循环的效率只与两热源的温度有关

低温恒温热源T₂

va-T=V!-T₂

4

后面将证明在同样两个温度T₁和T₂之间工作的各种工质的卡诺循环的效率都由上式给定，而且是实际热机可能效率的最大值。

逆向循环反映了制冷机的工作原理，循环方向a→d→c→b;其能流图如右图所示。

致冷系数：定义为

5

工质把从低温热源吸收的热量和外界对它所作的功以热量的形式传给高温热源，其结果可使低温热源的温度更低，达到制冷的目的。吸热越多，外界作功越少，表明制冷机效能越好。用制冷系数ε表示

[实例]冰箱热泵

=0-a-0→

这是在T₁和T₂两温度间工作的各种制冷机的制冷系数的最大值

压缩机

卡诺致冷机致冷系数

低温吸热

高温放热

7

循环过程，简称循环.重要特征：经历循环回到初始状态系统内能不变.

热机(正循环),致冷机(逆循环).

高温热源

低温热源

8

卡诺循环的小结：(1)高温、低温两个热源；

(2)效率只决定于两个热源的温度；

(3)效率总是小于1的.

9

卡诺循环

卡诺正循环

a→b→c→d

在循环过程中，Q₂代表放出的热量.

卡诺循环的效率：

PV图.

p

p

V

致冷系数：

卡诺致冷机

缩

a

卡诺致冷机：循环方向a→d→C→b→a

热高温放

热低

10

例题1.有一卡诺致冷机，从温度为-10℃的冷藏室吸取热量，而向温度为20°℃的物体放出热量.设该致冷机所耗功率为15kW,问每分钟从冷藏室吸多少热量?

解：据题意T₁=293K,T₂=263K,则

压缩机每分钟做功A=15×10³×60=9×105(J)

每分钟从冷藏室吸取热量为

Q₂=AE=9×10⁵×263/30=7.89×10⁶(J)

讨论：每分钟向高温物体放出热量为

Q₁=Q₂+A=8.79×106(J)

11

进

排气阀点火装置

奥托热机

奥托循环

点火装置

P

奥托循环

点火装置

P

奥托循环

P

奥托循环

P

奥托循环

P

奥托循环

P

奥托循环

P

奥托循环

P

奥托循环

P

奥托循环

P

奥托循环

压P

缩

奥托循环

压P

缩

奥托循环

压P

缩

b

V。VV

奥托循环

压pd

缩

dc

压p

缩

奥托循环

压p

缩

奥托循环

缩

C

al

V。

奥托循环

压pd

b

VV

爆奥托循环

炸

P

点火装置

奥托循环

作P

功

奥托循环

作P

功

奥托循环

作P

功

奥托循环

作P

功

奥托循环

作P

功

奥托循环

作P

功

奥托循环

作P

功

奥托循环

作Pd

b

VV

功

dc

V。

奥托循环

排p

气

奥托循环

排Pd

V。VV

气

dc

b

奥托循环

排p

气

奥托循环

排Pd

气e

dc

奥托循环